生物工艺学答案

第二阶段是控制产物的合成。

对于一个分批发酵过程研究的重点和控制的目的应当是：在菌体生长阶段找出影响产物分泌酶系的主要因素，并加以控制使菌体长好后处于最佳的产物合成阶段；在产物形成阶段找出影响反应速度变化的主要因素并加以控制使产物的形成速度处于最佳或底物的消耗最经济。

5.*培养基分批灭菌和连续灭菌各自的优缺点是什么？

答：分批灭菌：优点：无需专门的灭菌设备，设备投资少，灭菌效果可靠，对灭菌要求低。缺点：灭菌温度低，时间长而对培养基成分破坏大，其操作难于实现自动控制。

连续灭菌：优点：加热时间短，热利用率高，设备利用率高；对培养基营养成分损害小。 连续灭菌：优点：加热时间短，热利用率高，设备利用率高；对培养基营养成分损害小。缺点：对加热蒸汽的压力要求较高，一般不小于0.45MPa。同时连续灭菌需要一组附加设备，设备投资大。

6.*简要说明在发酵过程中引起pH变化的原因。

答：1）基质代谢 （1）糖代谢：特别是快速利用的糖，分解成小分子酸、醇，使pH下降。糖缺乏，pH上升，是补料的标志之一（2）氮代谢：当氨基酸中的-NH2被利用后pH会下降；尿素被分解成NH3，pH上升，NH3利用后pH下降，当碳源不足时氮源当碳源利用pH上升。（3）生理酸碱性物质利用后pH会上升或下降(4) 消泡油添加过多

2）产物形成 某些产物本身呈酸性或碱性，使发酵液pH变化。如有机酸类产生使pH下降，红霉素、洁霉素、螺旋霉素等抗生素呈碱性，使pH上升。 3）菌体自溶，pH上升，发酵后期，pH上升。

7.简要回答溶氧在发酵过程中进行时时监控的作用？ 答：溶氧作为发酵异常的指示：

1）.操作故障或事故引起的现象可以从溶氧变化反映出来：例如搅拌出现

2）.中间补料是否得当可可以从溶氧变化反映出来；例如赤霉素发酵过程出现“发酸”现象 ，过几小时溶氧上升。

3）.污染杂菌4.污染了噬菌体5.作为质量控制的指标；例如天冬氨酸发酵。 这一系统优点；

1）.能够使发酵操纵更接近于最佳化

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2）.达到“控制”参数所需时间短

3）.可减少由于种子质量不稳定而造成批与批之间的产品波动 4）.能及时纠正搅拌与通气参数以克服发酵过程中发生的干扰。

8.*请简述在重要工业微生物的分离中，要求获得高产菌株的同时，还需考虑那些重要指标利于推广到生产过程中？p.33

答：（1）菌的营养特征。在发酵过程中，常会遇到要求采用价廉的培养基或是用来源丰富的原料，如用甲醇作为能源，一般用含有这种成分的分离培养基便可筛选出能适应这种养分的菌种。 （2）菌的生长温度应选择温度高于40℃的菌种。这样可以大大降低大规模发酵的冷却成本。因此用这一温度来分离培养高温产生菌在经济上是有利的。 （3）菌对所采用的设备和生产过程的适应性。 （4）菌的稳定性

（5）菌的产物得率和产物在培养液中的浓度。 （6）容易从培养液中回收产物。

9.连续灭菌的流程是什么？并简要说明各操作单元作用。 答：配料→预热→加热→保温→降温 （1）配料：在配料罐中进行配制

（2）预热：预热桶作用一是定容，二是预热。

预热的目的：减少震动和噪音；培养基在后续加热过程中能迅速升温；减少冷凝水带入培养基。70~90℃

（3）加热：在连消塔中进行

（4）保温：维持罐 操作培养基在维持罐中停留时间加热

（5）降温：快速降温避免培养基成分受到破坏。采用设备喷淋冷却器、板式换热器、真空冷却器、螺旋板换热器等。

10.简述诱变育种工作中应注意的几个事项

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答：（1）出发菌株的选择 出发菌株标准:产量高、对诱变剂的敏感性大、变异幅度大。

（2）复合诱变因素的使用

出发菌株通常有三种:从自然界分离得到的野生型;通过生产选育的菌株即自发突变选育；已经通过诱变选育的菌株.对于不同出发菌株考虑采用不同的诱变剂进行处理

（3）剂量的选择：变异率与致死率有一定的关系,利用致死率作为剂量选择的依据. （4）变异菌株的筛选

（5）高产君主的获得需要筛选条件的配合

11.请你绘制出产物的比生产速率和比生长速率的关系图来表示产物形成和菌体生长之间的三种关系。

答：P205 a.相关；b.部分相关；c.不相关

12.*请你设计一个测定菌体生长临界氧的测定方法，并绘制图从中指出临界氧。 答：溶氧电极法 停止供气：

dCL??r r=OO2·X dt摄氧率(r)：单位时间内单位体

积的发酵液所需要的氧量。mmol O2·L-1·h-1 。

呼吸临界氧值不一定和产物合成临界氧值浓度值相同。由于产物的形成和菌体最适的生长条件，常常不一样

13.孢子培养基配置的基本要求是什么？ 答：对孢子培养基的基本配制要求是：

第一，营养不要太丰富（特别是有机氮源），否则不易产孢子。如灰色链霉在葡萄糖－硝酸盐－其它盐类的培养基上都能很好地生长和产孢子，但若加入0.5%酵母膏或酪蛋白后，就只长菌丝而不长孢子。

第二，所用无机盐的浓度要适量，不然也会影响孢子量和孢子颜色。

第三，要注意孢子培养基的pH和湿度。生产上常用的孢子培养基有：麸皮培养基、小米培养基、大米培养基、玉米碎屑培养基和用葡萄糖、蛋白胨、牛肉膏和食盐等配制成的琼脂斜面培养基。大米和小米常用作霉菌孢子培养基，因为它们含氮量少，疏松、表面积大，所以是较好孢子培养基。大米培养基的水分需控制在21%－50%，而曲房空气湿度需

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控制在90%－100%。

15.补料分批发酵适用的范围

答：（1）细胞的高密度培养（2）分解代谢物阻遏培养过程

（3）营养缺陷性菌株的培养（4）前体的补充 (5) 发生基质抑制过程

18.在发酵过程中温度对发酵有哪些影响？

答：温度是保证酶活性的重要条件.一般菌体生长和产物形成最适温度不同.控制发酵过程中的温度对菌体生长和产物形成有这重要的作用.

(1)温度直接影响发酵过程中各种反应速率.(2)通过改变发酵液的物理物理性质,间接影响菌的生物合成.(3)温度会影响生物合成的方向.（4）温度影响菌的调节机制.

19.在好氧培养过程中是否溶解氧越高越好？

答：培养过程中并不是维持溶氧越高越好，过高的溶氧对生长可能不利。这是因为氧的有害作用

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是通过形成新生O,超氧化物基O-和过氧化物基O2-，或羟基自由基OH-，破坏许多细胞组分体现的。

21.请简要谈谈在发酵过程中污染杂菌的不良后果

答：染菌对工业发酵的危害，轻则影响产品的质和量，重则倒罐，颗粒无收，严重影响工厂的效益。

杂菌的危害:

1.造成产率下降;

2.引起产物提取困难以及产物的收得率和质量下降; 3.杂菌可能分解产物 4.造成发酵环境变化 5.噬菌体引起菌体裂解.

24.空气预处理有那些设备，各设备的作用是什么（以往复式空气压缩机为例）？ 答：1.采风塔：空气的采集； 2.粗过滤器：又称前过滤器

作用：拦截一些较大的灰尘保护空气压缩机；阻拦一些微生物减轻总过滤器的压力。 3.空气压缩机 作用：提供动力 4.空气贮罐

作用：消除压缩空气产生的脉冲。 5. 冷却器

作用：当空气中含水量较高时，为了避免过滤介质受潮而失效，还可以达到降湿的目的。 6.气液分离设备

作用:除去空气中的水和油,保护过滤介质. 7.空气加热设备

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